清潔壓裂液在南泥灣油田的推廣與應(yīng)用

王莉

[摘 要]南泥灣采油廠長6油層組屬于特低滲儲層，油井自然產(chǎn)能低，需經(jīng)壓裂改造才能獲得工業(yè)油流。南泥灣油田油井產(chǎn)液量大，含水率高，給南泥灣采油廠帶來很大生產(chǎn)壓力和環(huán)保壓力。高礦化度的油層水不但能與地層水配伍性好，而且能抑制粘土膨脹。本課題將通過對油田水配置清潔壓裂液室內(nèi)及壓裂現(xiàn)場施工工藝的研究。

[關(guān)鍵詞]清潔，壓裂液，表面張力

中圖分類號：TE357.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）09-0345-02

引言

南泥灣采油廠主力開發(fā)層系為上二疊統(tǒng)延長組長6油層組[1]。該油層屬于特低滲儲層，油井自然產(chǎn)能低，需經(jīng)壓裂改造才能獲得工業(yè)油流[2]。南泥灣采油廠所處地理位置水源較少，水質(zhì)差，泥沙含量超標(biāo)，達不到壓裂配液要求水質(zhì)，地層水資源也缺乏，嚴(yán)重影響了井壓裂產(chǎn)油效果和生產(chǎn)任務(wù)[3-5]。另一方面，南泥灣油田油井產(chǎn)液量大，含水率高，給南泥灣采油廠帶來很大生產(chǎn)壓力和環(huán)保壓力[6]。高礦化度的油層水不但能與地層水配伍性好，而且能抑制粘土膨脹。經(jīng)過物理和化學(xué)方法處理過的油層水達到了壓裂液配制對水質(zhì)的要求，與地層水相當(dāng)，易成膠，易破膠，還可以降低油水界面張力，提高油井產(chǎn)量[7-8]。本課題將通過對油田水水質(zhì)、油田與地層水配伍性、清潔壓裂液、清潔壓裂液室內(nèi)性能、壓裂層資料、壓后工作、壓裂液配方及現(xiàn)場試驗的分析研究。獲得的水配制壓裂液工藝簡單，與油層配伍性好，減少了油層的傷害，符合現(xiàn)場施工要求，施工中壓力平穩(wěn)，即良好的增產(chǎn)效果。

一、油田水配置清潔壓裂液室內(nèi)研究

1.1 油田水水質(zhì)分析

依據(jù)《油田水分析方法》（SY/T5523-2006）對上述水樣離子的測定，水樣的離子分析結(jié)果（見表1）。

1.2 與地層水配伍性研究

配伍性決定著壓裂體系的效果，使用之前必須進行配伍性實驗，室內(nèi)用油田產(chǎn)出水在一定比例之后配制成油田水清潔壓裂液。

（1）試驗方法

與地層水配伍性觀察：破膠液與地層水按1：2.1：1，2：1的體積比混合，在不同溫度下觀察是否產(chǎn)生沉淀，放置時間均為4h（見表2）。

通過對油田水水質(zhì)分析及配伍性研究，油田水完全能夠滿足配液要求，同時油田水中所含的原油對于壓裂施工后加速破膠、提高返排率起著很大的作用。

1.3 清潔壓裂液的研究

壓裂作業(yè)是延長油田增產(chǎn)的主要措施，壓裂液的優(yōu)劣直接影響壓裂作業(yè)的成功率和壓后油井的產(chǎn)量。隨著常規(guī)壓裂液體系成本的逐漸增加，且其對儲層滲透率的傷害性一直無法得以改進。VES清潔壓裂液，由增稠用表面活性劑、交聯(lián)助劑組成。VES清潔壓裂液體系中不含高分子聚合物，其增稠性能是由特殊的表面活性劑分子和助劑來實現(xiàn)的，表面活性劑分子具有一定的自聚化傾向，以盡可能將其非極性部分與水隔離開來。形成的這種膠束結(jié)構(gòu)通常為小球狀或長棒狀。這種膠束的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有一定的抗扭曲能力，從而賦予液體較高的粘度而作為壓裂液使用。當(dāng)有機物質(zhì)溶解到這種膠束結(jié)構(gòu)核心時，最終會導(dǎo)致膠束結(jié)構(gòu)的破壞，將原來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙罱Y(jié)構(gòu)而降低其粘度。利用這一點，生產(chǎn)井的產(chǎn)出液（如油、氣）就會大大降低這種VES液體粘度，而不必添加破膠劑；此外，VES壓裂液在地層鹽水的稀釋作用下也會自行破膠化水。降粘后的體系為表面活性劑的小分子溶液，粘度與水大致相同，易于返排而不會造成固相殘留。

1.4 清潔壓裂液室內(nèi)性能評價

（1）壓裂液的耐溫性能測定

配制清潔壓裂液，配方為1.2%稠化劑+0.3%交聯(lián)劑，測定該清潔壓裂液在170 s-1、剪切60 min 時粘度隨溫度的變化（見圖1）。

壓裂液的表觀粘度隨著溫度升高粘度先升高后降低，在20℃時，粘度高達39 mPa﹒s。在10～80℃范圍內(nèi)，壓裂液表觀粘度均≥20mPa·s，滿足《壓裂液通用技術(shù)條件》中對于表面活性劑類壓裂液耐溫耐剪切性能的要求，可滿足攜砂及其它要求。根據(jù)實驗結(jié)果判定其可以適用10～80℃度地層，特別適用中低溫的油氣井壓裂。

（2）壓裂液穩(wěn)定性試驗

根據(jù)配方配制500ml壓裂液靜置0min、30min、4h、16h后，于室溫、170 s-1的速率下測定其表觀粘度，觀察穩(wěn)定性，結(jié)果如表1所示。由表1可知，該清潔壓裂液穩(wěn)定性好，放置16h粘度變化不大，可避免浪費（見表3）。

（3）壓裂液的懸砂性能測定

壓裂液的懸砂性能是指壓裂液對支撐劑的懸浮能力，提高壓裂液的攜砂性能是提高壓裂施工的砂比、避免施工過程中出現(xiàn)砂堵的重要措施（見表4）。

可以看出，隨著砂比的提高，瓜膠壓裂液的懸砂時間稍有降低，而清潔壓裂液的懸砂時間逐漸增大，懸砂時間遠大于瓜膠壓裂液。

（4）壓裂液的破膠性能

從圖2可以看出，該體系與原油接觸容易破膠，最多320min即可破膠，且原油濃度越大，破膠越快且徹底。采用油田水配制清潔壓裂液，由于油田水中含有一定量的原油及其他有機組分，壓裂液體系破膠更徹底。

二、壓裂現(xiàn)場施工工藝研究

2.1 壓裂層資料

壓裂施工目的是壓裂改造油層，獲得經(jīng)濟產(chǎn)量。壓裂方式及要求1、壓裂方式：雙封；2、施工排量：1.2—2.5m3/min；3、施工限壓：45MPa3。

2.2 壓裂液配方

（1）交聯(lián)液：1.0% HK-5A（稠化劑）+0.25%HK-5B（交聯(lián)劑）

（2）活性水：0.5% KCl +0.3%助排劑（HS-4）

（3）頂替液：活性水，尾追25kg破膠劑HK-518混砂車加入。

2.3 壓后工作壓裂液配方現(xiàn)場試驗

壓裂結(jié)束后憋壓24小時，生產(chǎn)調(diào)度室安排安裝。

2.4 現(xiàn)場試驗

在2015年，采用油田水配制的清潔壓裂液對南泥灣50口井進行了壓裂作業(yè)。油田采出水配制使用濃度：稠化劑HK-5A 0.8-1.3%；輔助增稠劑0.2%-0.3%。避免與強氧化還原性物質(zhì)接觸?，F(xiàn)用現(xiàn)配，宜當(dāng)天用完，剩余配液需密閉存放，一般不得超過1天。施工時間關(guān)井時間：2小時-6小時。圖為其中一井次的施工效果圖。

由壓裂施工曲線圖，使用油田水配制壓裂液工藝簡單，符合現(xiàn)場施工要求，施工中壓力平穩(wěn)，取得了良好的增產(chǎn)效果。該體系與油層配伍性好，減少了油層的傷害，使用油田水配制壓裂液工藝簡單，施工中壓力平穩(wěn)，取得了良好的增產(chǎn)效果。現(xiàn)場返排效果良好。該技術(shù)現(xiàn)場試驗50口井，工藝成功率100%，有效成功率100%。

四、結(jié)論

本課題通過對對油田水配置清潔壓裂液室內(nèi)及壓裂現(xiàn)場施工工藝的探索研究。結(jié)果表明：通過對油田水水質(zhì)分析及配伍性研究，油田水完全能夠滿足配液要求，同時油田水中所含的原油對于壓裂施工后加速破膠、提高返排率起著很大的作用，生產(chǎn)井的產(chǎn)出液（如油、氣）就會大大降低這種VES液體粘度，而不必添加破膠劑；使用油田水配制壓裂液工藝簡單，符合現(xiàn)場施工要求，施工中壓力平穩(wěn)，取得了良好的增產(chǎn)效果。該體系與油層配伍性好，減少了油層的傷害，使用油田水配制壓裂液工藝簡單，施工中壓力平穩(wěn)，取得了良好的增產(chǎn)效果?，F(xiàn)場返排效果良好。該技術(shù)現(xiàn)場試驗50口井，工藝成功率100%，有效成功率100%。

參考文獻

[1] 李新.一種新的剩余油研究方法在南泥灣油田新窯區(qū)的應(yīng)用[J].化工管理，2014（33）：82.

[2] 陳濤，陳亮，王英.低滲透油田注水系統(tǒng)問題探討[J].石油化工腐蝕與防護，2011，28（3）：19-21.

[3] 崔會杰，李建平，王中立.清潔壓裂液室內(nèi)研究[J].鉆井液與完井液，2005，22（3）：49-51.